Když chcete získat obrázek nějakého objektu, tak ho obvykle osvítíte nějakým elektromagnetickým zářením a pak použijete zařízení, které toto záření zase zachytí. Není to vlastně nic moc složitého, jen si podle povahy zobrazované věci musíte vybrat vhodné záření. Bohužel, v celé řadě situací zjistíte, že ideálně vhodné záření vlastně neexistuje.
Pozoruhodné a docela dechberoucí řešení, jak překonat tuhle zdánlivě neprostupnou překážku, nabízí nejnovější Nature. Píšou tam o experimentu týmu mladé fyzičky Gabriely Barreto Lemos z Institutu kvantové optiky a kvantové informace Rakouské akademie věd a také z Vídeňského centra pro kvantovou vědu a technologii (VCQ) při Vídeňské univerzitě. Kvantově zobrazovaný objekt při něm osvětluje záření, které zůstává nezachyceno a záření, které vytváří výsledný snímek, zase nikdy nepřijde do styku s dotyčným objektem.
Jak je možné, že to funguje? Lemosová a spol. si důmyslně vypomáhají legendárním jevem kvantové mechaniky, kvantovým provázáním, čili entanglementem. Ve svém experimentu totiž použili entanglované páry fotonů, které vznikají při průchodu laserového paprsku nelineárním krystalem. Vědci osvětlovali laserem dva krystaly, přičemž v každém z krystalů vznikl pár entanglovaných fotonů – vždy jeden infračervený a jeden červeného světla. Zobrazovaný objekt přitom umístili mezi zmíněné krystaly.
Experiment byl uspořádán tak, že z páru fotonů z jednoho krystalu prošel do druhého krystalu vždy jen ten infračervený. Zároveň nebylo možné zjistit, ve kterém krystalu vznikl konkrétní pár fotonů, a infračervené foton nepřinesly o zobrazovaném objektu žádnou informaci. Tu totiž díky kvantovému provázání obsahovaly červené fotony, i když se objektu nikdy nedotkly. Když Lemosová a spol. zkombinovali dráhy červených fotonů z prvního a druhého krystalu, tak se nakonec před nimi vynořil snímek zobrazovaného objektu.
S objektem se setkaly pouze infračervené fotony, ty ale použitá kamera vůbec nedokázala zachytit. Koneckonců, prý prakticky nejde sehnat komerčně dostupnou kameru na slabé infračervené světlo. Lemosová si s kolegy pochvaluje, jak je jejich technologie kvantového zobrazování všestranná, že umožní zobrazování ve významné oblasti infračerveného světla středních vlnových délek. Těšit se mohou v biologii, medicíně i jinde.
Není to ale jenom samotná podivuhodná technologie, kdo si zaslouží uznání. Tým Lemosové měl taky úžasný nápad pro publikaci v časopisu Nature a pro fascinovaná média celé planety ze všech možných obrázků zobrazit právě siluetu kočky. Prostě paráda. Jakoby vyvolali ducha Schrödingerovy kočky, která je ve slavném myšlenkovém experimentu z roku 1935 živá a mrtvá zároveň. A když do Nature propašujete ducha, patří vám svět.
What can Schrödinger"s cat teach us about quantum mechanics? - Josh Samani. Kredit: TED-Ed.
Literatura
University of Vienna 28.8. 2014, Nature 512, 409–412, Wikipedia (Quantum entanglement, Schrödinger"s cat).
Diskuze:
